專利名稱：：用于超導薄膜條形導體的金屬基片的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種高溫超導薄膜條形導體，特別是涉及所述條形導體的金屬基片。
背景技術：
：在下文中稱為HTSL-CC的高溫超導薄膜條形導體(簡稱為涂覆導體)根據(jù)現(xiàn)有技術由結構金屬條制成。在下文中稱為金屬基片的條優(yōu)選地包括面心立方晶格的金屬(例如鎳、銅、金)。鎳是特別合適，特別是含有數(shù)個百分數(shù)的鎢的鎳，參見DE10143680C1?？棙嫿饘倩镁彌_層涂覆，該緩沖層用于將金屬基片的結構傳遞到然后由已知的方式產(chǎn)生的超導層上。對金屬基片以及待結晶的高溫超導薄膜都具有較小的晶格失配的材料特別適于緩沖層。不僅使用了在金屬基片上旋轉45。地生長的材料，例如鋯酸锎以及其它具有氟化物或焦氯化物結構(Pyrochlorstruktur)的材料，而且使用了不旋轉地生長的并經(jīng)常具有鉀鈦礦(型)結構(例如鈦酸鍶和鈥酸鈣)或尖晶石結構例如釕酸鍶以及鎳酸釹的材料。由"Effectofsulphuroncubetextureformationinmicroalloyednickelsubstratetapes"(J.Eickemeyer等)，PhyiscaC418(2005)9-15、"Growthofoxideseedlayersonnickelandothertechnologicallyinterestingmetalsubstrates:issuesrelatedtoformationandcontrolofsulfursuperstructuresfortextureoptimization"(C.Cantoni等)，IEEETransactionsonAppliedSuperconductivity,Vol.13，No.2，2003以及其它文獻已知，通常已由金屬基片的雜質(zhì)形成的疏屬元素化物的超結構特別是硫超結構促進緩沖層的外延(epitactic)生長，該緩沖層是用物理方法沉積的，特別是通過金屬基片在高度真空中的氣相沉積。因此，在現(xiàn)有技術中的目的是實現(xiàn)可重復地產(chǎn)生盡可能均勻的具有高度覆蓋的超結構。然而，緩沖層的物理沉積是一種成本高的方法，因此該方法不適于制造HTSL-CC或者還有其載體基片。利用化學涂覆方法來制造HTSL-CC是同樣已知的而且成本明顯更寸氐，參見"Chemicalsolutiondepositionof<100>orientedSrTi03bufferlayersonnickelsubstrates";J.T.Dawley等；J.Mater.Res.，Vol.17,No.7，2002。由包括硫超結構的鎳基片實現(xiàn)了良好的結果，在該基片上可生長鋯酸鑭，參見"DetailedinvestigationsonLa2Zr207bufferlayersforYBCOcoatedconductorspreparedbychemicalsolutiondeposition"(K.Knoth等)，ActaMaterialica55，2007，517-529。然而，利用沒有如鋯酸鑭那樣旋轉45。生長，而是不旋轉地生長的材料例如鈦酸鍶并不能得到相當?shù)慕Y果，目前已知，即使利用表面粗糙度小的金屬基片也不能得到。所施加的鈦酸鍶層不形成織構或者僅很弱地形成織構。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，提供一種以化學方式產(chǎn)生的具有高度織構的緩沖層的HTSL-CC，特別是作為HTSL-CC的起始材料的金屬基片。根據(jù)本發(fā)明，所述目的通過權利要求l所述的方法來實現(xiàn)，其中在施加緩沖層之前從金屬基片表面除去超結構。具體地，令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，對于用物理方法產(chǎn)生的緩沖層以及用化學方法產(chǎn)生的包括氟化物或焦氯化物的緩沖層所必需的超結構，特別是硫屬元素化物的超結構，主要是硫超結構，在利用不旋轉地生長的材料(如具有鈣鈥礦或尖晶石結構的材料)的化學處理的情況下，卻相反地阻止實現(xiàn)良好的織構。這種結果既與除去超結構的方式(機械拋光、電解拋光、用噴射體例如干冰顆粒的噴射，或利用低濃度的硝酸選擇性地蝕刻)也與化學涂覆技術的類型亦即旋涂、浸漬涂覆、或印刷(狹縫壓鑄(Slot-die-casting)、噴墨印刷)無關，同樣還與以下工藝參數(shù)如退火溫度、氣氛和保持時間無關。當在除去超結構的過程中基片被拋光到表面粗糙度小于10nm時，得到最優(yōu)的結果。優(yōu)選地，利用其晶格常數(shù)與金屬基片晶格常數(shù)的偏差小于±15%，優(yōu)選小于±10%的材料作為緩沖層。另外，本發(fā)明涉及具有權利要求9所述特征的雙軸織構金屬基片的應用。緩沖層特別是可包括其晶格常數(shù)與金屬基片晶格常數(shù)的偏差小于±15%、優(yōu)選小于±10%的材料，然而也可考慮其晶格常數(shù)與金屬基片晶格常數(shù)的偏差在-5%到+15%之間的材料。因此，本發(fā)明提供了一種具有權利要求11的特征的高溫超導薄膜條狀導體。鎳或鎳含量為85%、優(yōu)選為卯％的鎳合金特別適于用作金屬基片。在這種情況下，適于用作緩沖層材料的主要有鈦酸鹽、釕酸鹽、錳酸鹽、鎳酸鹽和銅酸鹽，例如CaTi03，La2M04，Sr2Ru04，NdBa2Cu3Ox，Gd2Cu04，SrTi03，Nd2Cu04，BaTi03，(CaxSi^TiOs和(SigBan國x)Ti03。具體實施例方式應用了Evico公司的兩種不同的鎳(5%的W洽屬基片(條寬度10mm,條厚度80fim)。這兩種金屬基片均具有半高全寬(FWHM)為5.5°的立方晶體結構(001)。兩種基片都經(jīng)歷相同的軋制成形(Walzumformung)并隨后在箱式爐退火處理中再結晶。通過在箱式爐退火處理中的慢冷卻在兩種基片上形成疏超結構。用AFM顯微鏡測得兩種金屬基片的粗糙度如下基片1:RMS=40nm基片2:RMS=5nm基片1的一部分被機械拋光。拋光在磨床上(Struers公司)以O.lnm的金剛石懸浮液進行?；拇植诙饶軌蛲ㄟ^拋光減小到RMS=5nm。所有的粘附超結構即硫超結構通過拋光除去。因為在涂覆之前不再進行退火處理，所以不會再產(chǎn)生這種結構。基片1(已拋光)RMS=5nm所有基片都在超聲波浴中首先用丙酮然后用異丙醇分別清潔5分鐘。因此可為下面的實驗得到以下基片基片1:RMS=40nm;硫超結構基片2:RMS=5nm;硫超結構基片3:RMS=5nm;無硫超結構，即被拋光的基片1。制造三種涂覆溶液溶液l:純鈦酸鍶(STO)溶液2:摻加鈮的STO，導電溶液3:摻加釣的STO，與鎳基片的晶格匹配更好對于溶液1,將0.15mol的Ti(OCH2CH2CH2CH3)4以1:2的摩爾比溶解在乙酰丙酮中。然后將0.15mo1乙酸鍶以1:5的摩爾比溶解在冰醋酸中。將兩種溶液合并并用由水醋酸和甲氧基乙醇構成的混合物稀釋到500mL,使得冰醋酸與曱氧基乙醇的總比例為1:2。然后過濾該溶液以除去任何可能出現(xiàn)的沉淀。ICP-OES分析(SPECTROGenesis)顯示化學計量為0.3M的溶液。對于溶液2,將0.1425mol的Ti(OCH2CH2CH2CH3)4以1:2的摩爾比溶解在乙酰丙酮中，并與溶解于丁醇中的0.0075mol的Nb(OCH2CH3)dl混合。所有其它的步驟如對于溶液1那樣執(zhí)行，從而得到0.3M的鈦酸鍶涂覆溶液，其中摻加5%的鈮。溶液3類似于溶液1那樣制造，但不使用0.15mol的乙酸鍶，而利用由0.135mol的乙酸鍶與0.015mol的乙酸4丐構成的混合物。得到了0.3M的4丐替換的鈦酸鍶涂覆溶液。所有清潔的基片都被用所有溶液如下所述地進行涂覆5cm長的清潔基片首先在500rpm的旋涂機/勻膠機(Spin-Coater)上涂覆以因子6稀釋的涂覆溶液。使用由2:1的冰醋酸與甲氧基乙醇制成的混合物來進行稀釋。然后，在含10%的Bb的N2中，在800。C的溫度下進行5分鐘的溫度處理。在第一涂覆步驟中，由于對溶液的稀釋而產(chǎn)生所謂的種晶層，即非內(nèi)聚的層(覆蓋在20-80%之間)，該層的島(Insel)起用于后續(xù)層的結晶種的作用。在相同的條件下，但以未稀釋的溶液進行另外兩種涂覆和溫度處理。結果，對于各種情況，在3次涂覆后總的層厚為250nm。該層厚在層邊緣上由輪廓測量儀測量。在750。C到900。C之間改變退火溫度以及在H2含量在5-15%之間的N2中改變退火環(huán)境的實驗對實驗結果并未顯示出明顯的影響。當使用浸漬涂覆設備時，在涂覆速度為10m/h的情況下，所有溶液都必須以因子2稀釋來實現(xiàn)相同的結果。更高的浸漬速度要求更低的稀釋。對于溶液l(STO)從三個基片觀察到以下結果利用200(32°)與110U7。)反射的比例I作為織構的量度。良好的織構可假定為從約為5的值開始。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>結果:在表面粗糙度與基片2相同的情況下，除去基片3中的硫超結構使緩沖層的織構改進了3倍。權利要求1.一種用于處理雙軸織構金屬基片的方法，該金屬基片是高溫超導薄膜條狀導體(HTSL-CC)的起始材料，該導體包括金屬基片、化學地產(chǎn)生在該金屬基片上并相對于金屬基片不旋轉地結晶生長的緩沖層以及在該緩沖層上化學地產(chǎn)生的超導涂層，其特征在于，金屬基片的超結構在產(chǎn)生緩沖層之前被除去。2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，硫屬元素化物-超結構被除去。3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，將所述金屬基片處理成表面粗糙度為RMS〈50nm，優(yōu)選RMS<20nm，特別優(yōu)選RMS<10nm。4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，所述超結構通過拋光除去。5.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，利用其晶格常數(shù)與金屬基片晶格常數(shù)的偏差小于±15%、優(yōu)選小于±10%的材料作為緩沖層。6.根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，在除去超結構之后清潔金屬基片。7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所述金屬基片在超聲波浴中清潔。8.根據(jù)權利要求6或7所述的方法，其特征在于，使金屬基片脫脂，特別是利用丙酮和異丙醇。9.一種雙軸織構金屬基片的應用，該金屬基片沒有超結構而表面粗糙度為RMS<50nm、優(yōu)選為RMS<20nm、特別優(yōu)選為RMS<10nm,該金屬基片作為高溫超導薄膜條狀導體(HTSL-CC)的起始材料，該導體包括金屬基片、化學地產(chǎn)生在該金屬基片上并相對于金屬基片不旋轉地結晶生長的緩沖層以及在該緩沖層上化學地產(chǎn)生的超導涂層。10.根據(jù)權利要求9所述的金屬基片的應用，其特征在于，所述緩沖層包括晶格常數(shù)與金屬基片晶格常數(shù)的偏差小于±15%、優(yōu)選小于±10%的材料。11.一種高溫超導薄膜條狀導體(HTSL-CC),包括金屬基片、化學地產(chǎn)生在該金屬基片上并相對于金屬基片不旋轉地結晶生長的緩沖層以及在該緩沖層上化學地產(chǎn)生的超導涂層，其特征在于，金屬基片的表面粗糙度為RMS<50nm、優(yōu)選為RMS<20nm、特別優(yōu)選為RMS<10nm，緩沖層直接地而沒有中間層地、相對于金屬基片的結晶結構不旋轉結晶地在該金屬層的表面上生長。12.—種用于前述權利要求中任一項的金屬基片，其特征在于，所述金屬基片含有至少85%，優(yōu)選為90%的鎳。全文摘要本發(fā)明涉及一種用于超導薄膜條形導體的金屬基片，所述導體包括金屬基片、化學地產(chǎn)生在該金屬基片上并相對于金屬基片非旋轉地結晶生長的緩沖層以及在該緩沖層上化學地產(chǎn)生的超導涂層，其優(yōu)點在于，當金屬基片的表面粗糙度為RMS＜50nm、優(yōu)選為RMS＜20nm特別優(yōu)選為RMS＜10nm，以及緩沖層直接地而沒有中間層、相對于金屬基片的結晶結構非旋轉結晶地在該金屬層的表面上生長時，所述緩沖層具有高的織構。文檔編號H01L39/24GK101312084SQ20081010906公開日2008年11月26日申請日期2008年5月23日優(yōu)先權日2007年5月24日發(fā)明者M·貝克爾申請人:澤奈基電力公司